بخشی از مقاله
چکیده
فرآیند اصطکاکی اغتشاشی که در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته روشی است مبتنی بر اصول جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی که به منظور ایجاد لایههای سطحی کامپوزیتی بر روی یک فلز پایه بکار گرفته می شود. فرآیند اصطکاکی اغتشاشی به صورت پیوسته شش عمل را انجام میدهد:
-1 گرمای تولیدی پایین،
-2 سیلان پلاستیکی وسیع ماده،
-3 اندازه خیلی ریز دانه در ناحیه اغتشاشی،
-4 مخلوطسازی مکانیکی لایه سطحی،
-5 اعمال فشارهای فورجینگ بزرگ،
-6 سیلان کنترل شده مواد. در این تحقیق آلومینیوم آلیاژی سری 8026 به عنوان فلز پایه و ذرات TiB2 به عنوان ذرات تقویتکننده انتخاب و با استفاده از فرآیند اصطکاکی اغتشاشی لایه سطحی کامپوزیتی ایجاد شد. تست میکرو سختیسنج بر روی نمونهی کامپوزیتی و فلز پایه انجام گرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که سختی در سطح نمونه کامپوزیت شده حدود 57 درصد و در عمق 3 میلیمتری آن حدود 109 درصد بیشتر از فلز پایه است. ریزساختار نمونهی کامپوزیتی از طریق میکروسکوپ نوری مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان میدهد ذرات تقویتکننده TiB2 در سطح مورد نظر آلومینیوم، بطور یکنواخت توزیع شده و عاری از نقصهای مانند حفره و ترک میباشد.
مقدمه
کامپوزیتهای پایه آلومینیومی1 تقویت شده با ذرات سرامیکی به دلیل داشتن استحکام، سختی و مقاومت به سایش عالی در مقایسه با فلز آلومینیوم، کاربرد بسیار گستردهای در صنایع هوافضا و صنایع خودروسازی پیدا کرده است - مظاهری، کریمزاده، عنایتی، . - 2011 با توجه به این واقعیت که حضور ذرات سرامیکی در کل فلز پایه آلومینیومی، باعث ایجاد تردی و کاهش شکلپذیری فلز میشود و از طرفی در بسیاری از کاربردهای مهندسی از جمله در شرایط تریبولوژیکی، سطح فلز نقش تعیینکنندهای ایفا مینماید، ایجاد لایههای سطحی به صورت هدفمند از اهمیت بالایی برخوردار است.
در سالهای اخیر چندین روش برای بهبود خواص سطحی بر روی فلزات مانند؛ پرتو لیزر2، پاشش پلاسما3، تابش پرتو الکترونی4 مورد استفاده قرارگرفته شده است. باید اشاره کرد که تکنیک فرآیند موجود در حالت مایع و در دمای بالا صورت میگیرد. مهمترین نقطهضعف تکنیکهای حالت مایع دشواری آنها در کنترل توزیع ذرات تقویتکننده و به دست آوردن زمینهای با ریز ساختار یکنواخت است - تهانگراش5، مورگان6، دیناهاران7، ویجی8، . - 2012 از این رو روش تولید حالت جامد نسبت به روش مایع در بسیاری از مواقع ترجیع داده میشود.
روشهای تولید حالت جامد مانند اتصال دهی نفوذی و متالوژی پودر فرآیندهای مشکل و گرانقیمت بوده از این رو اخیراً توجه زیادی به روش فرآیند اصطکاکی اغتشاشی 9 برای تولید کامپوزیتهای پایه آلومینیومی سطحی 10 شده است. فرآیند اصطکاکی اغتشاشیکه جدیداً ابداعشده، یک فرآیند ساده با بازدهای انرژی بالا است که کار با این فرآیند هیچگونه گازهای زیانآور تولید نکرده و سازگار با محیطزیست میباشد.
این روش یک روش اغتشاش ماده میباشد که بر اصول فرآیند جوشکاری اصطکاکی11 استوار است - میشرا12، ما13، چاریت14، . - 2003 اما در فرآیند مذکور که در این تحقیق نیز از آن استفاده شده است، دو ورق فلز بر هم جوش نمیخورند بلکه خواص سطح و درون ورقهای فلزی مطابق شکل - 1 - به وسیله پودرهای سرامیکی سخت مخلوط شده و پس از گذشت زمان و سرد شدن تولید کامپوزیت سطحی میکند که دارای خواص مکانیکی بسیار خوبی میباشد. همچنین دانههای ریز و همگن در ساختار فلز پایه نیز میتوانند حاصل گردند. در این فرآیند از یک ابزار بسیار سخت استفاده میشود. این ابزار از دو قسمت اصلی پین و شانه تشکیل میشود. پین ابزار وظیفهی ایجاد حرارت اصطکاکی و کرنشهای پلاستیک در اثر چرخش ابزار و حرکت پیشروی خطی را دارد.
